專利名稱：矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)，尤其是用于噴霧機械霧量分布均勻性測試試驗臺集霧量自動讀數(shù)的矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)工程測試計量技術領域。
背景技術：
霧量分布均勻性是指噴霧機械作業(yè)過程中霧滴在靶標上沉積分布的均勻性，是衡量噴霧機械作業(yè)性能的重要指標。霧量分布均勻性的快速、精確檢測對提高噴霧機械檢測技術水平、優(yōu)化噴霧機械作業(yè)參數(shù)和提高噴霧機械設計水平都具有重要意義。JB/T9782-1999《植保機械通用試驗方法》和JB/T9805. 2-1999《噴桿式噴霧機試驗方法》規(guī)定可采用水平集霧槽收集霧滴以進行水平霧量分布均勻性的測試，且水平集霧槽寬度不大于50mm ；GB/T24683-2009/IS0 9898 :2000《植物保護機械灌木和喬木作物用風送式噴霧機試驗方法》規(guī)定可采用垂直霧量分層收集器收集霧滴以進行風送式噴霧機垂直霧量分布均勻性的測試，且分層間距不大于250mm。在水平霧量分布均勻性測試中，測試區(qū)域一般為:3mX lm,沿Im方向設置集霧槽，則至少需要設置60個集霧槽，相應的需要設置 60個集液単元；在垂直霧量分布均勻性測試中，測試區(qū)域高度一般為4. 5m,則至少需要設置18個分層收集器，相應的需要設置18個集液単元。要獲取更詳細的霧滴分布信息，則需要減小霧滴收集間距，相應地需要設置更多的集液単元。而隨著集液単元的增多，集液量的人工或自動讀數(shù)將變得越來越繁瑣、復雜、甚至困難。霧滴在水平或垂直靶標上的分布是ー 種ニ維分布，而上述標準中規(guī)定的試驗測試方法都只能提供條帶狀區(qū)域劃分的ー維分布信息，無法全面反映霧滴在靶標上的沉積分布情況。而如果采用ニ維網(wǎng)格狀劃分來收集霧滴， 雖然能夠得到全面的ニ維分布信息，但集液単元會相應的數(shù)十倍地増加，集液量的人工或自動讀數(shù)將變得異常繁瑣和困難。集液量的快速精確讀數(shù)已成為霧量分布均勻性測試精度提高的關鍵制約因素。中國專利申請?zhí)枮?00910264414. 4，名稱為“ー種移動式動態(tài)霧量分布性能在線測試系統(tǒng)”、中國專利號為ZL201020179689. 6，名稱為“ー種噴霧量分布測試控制系統(tǒng)”以及中國專利號為ZL200520077^9. 7，名稱為“ー種噴頭綜合性能精密測試控制系統(tǒng)”都是通過安裝在每個集液単元底部的稱重傳感器來實現(xiàn)集液量的自動測試，其缺陷是有多少個集液単元就需要設置相應數(shù)量的稱重傳感器，且由于稱重傳感器長期處于負重狀態(tài)，其零點和靈敏度難以保持長期穩(wěn)定，必須進行定期標定。當集液單元較多吋，稱重傳感器數(shù)量的增多不僅造成系統(tǒng)硬件成本的大幅増加，且其標定工作也會變得非常繁瑣、復雜，所以當集液單元較多時，現(xiàn)有的稱重方式仍無法很好地解決集液単元的快速精確讀數(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)，僅使用1套非接觸式液位檢測裝置即可實現(xiàn)噴霧機械霧量分布均勻性測試試驗臺中成矩陣式排列的所有集液単元的集液量自動巡檢，不僅能夠滿足大量集液単元集液量快速精確讀數(shù)的要求，還可節(jié)省硬件成本，減少標定工作量。本實用新型采用如下技術方案所述系統(tǒng)設置在集液單元陣列上部且具有移位方向相互垂直的第一、第二直線坐標移位機構(gòu)，所述第一直線坐標移位機構(gòu)由第一直線坐標移位工作臺、第一直線坐標移動滑塊和相互平行的第一直線坐標移位元件、第一直線坐標直線導軌組成，第一直線坐標直線導軌上滑動連接第一直線坐標移位工作臺；第一直線坐標移位工作臺上方設置連接第一直線坐標移位元件的第一直線坐標移動滑塊，第一直線坐標移位元件一端連接第一直線坐標移位驅(qū)動裝置，第一直線坐標直線導軌的左右兩端各設置ー個第一直線坐標行程限位裝置1 ；第二直線坐標移位機構(gòu)由第二直線坐標移位工作臺、第二直線坐標移動滑塊和相互平行的第二直線坐標移位元件、第二直線坐標直線導軌組成，第二直線坐標移位元件和第二直線坐標直線導軌均固定設置在第一直線坐標移位エ 作臺上且第二直線坐標移位元件與第一直線坐標移位元件相互垂直，第二直線坐標直線導軌上滑動連接第二直線坐標移位工作臺，第二直線坐標移位元件的一端連接第二直線坐標移位驅(qū)動裝置，第二直線坐標移位工作臺上設置與第二直線坐標移位元件連接的第二直線坐標移動滑塊，第一直線坐標移位工作臺的前后兩端各設置ー個第二直線坐標行程限位裝置；第二直線坐標移位工作臺的下方設置有非接觸式液位檢測裝置；非接觸式液位檢測裝置是激光式液位傳感器或超聲波式液位傳感器，所述非接觸式液位檢測裝置、第一、第二直線坐標移位驅(qū)動裝置分別電連接控制單元，第一、第二直線坐標移位元件分別連接第一、第二直線坐標移位指示編碼器的轉(zhuǎn)軸，控制單元通過第一、第二直線坐標移位指示編碼器分別測試第一、第二直線坐標移位工作臺在第一、第二直線坐標直線導軌上的累計滑動位移里。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1、在噴霧機械霧量分布均勻性測試試驗臺中，集液単元成行列式矩陣排列，能夠?qū)崿F(xiàn)大量集液単元的集液量快速精確巡檢，可順序定位于所有集液単元上并自動檢測其液位，從而滿足霧滴沉積區(qū)域ニ維網(wǎng)格狀精細劃分的需求，以便提供更全面的霧量分布信息。2、僅需要1套非接觸式液位檢測裝置和2套直線坐標移位機構(gòu)；增加集液単元吋， 只需要相應增加直線坐標移位機構(gòu)中移位元件和直線導軌的長度，而無須増加新的硬件， 可節(jié)省硬件成本。3、僅有1個非接觸式液位檢測傳感器需要標定；且由于采用非接觸式檢測方式， 傳感器性能比較穩(wěn)定，無須經(jīng)常標定，減少標定了工作量。

圖1是矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖1中控制單元13的組成原理框圖；圖中1.第一直線坐標行程限位裝置；2.第一直線坐標移位元件；3.第一直線坐標直線導軌；4.第二直線坐標直線導軌；5.第二直線坐標移位工作臺；6.第一直線坐標移位工作臺；7.第二直線坐標移位元件；8.第一直線坐標移動滑塊；9.第二直線坐標移動滑塊；10.非接觸式液位檢測裝置；11.集液単元；12.第一直線坐標移位驅(qū)動裝置；13.控制単元；14.集液単元支撐架；15.第二直線坐標移位驅(qū)動裝置；16.第二直線坐標行程限位裝置；17.機架。
具體實施方式
如圖1-2所示，集液単元11成行列矩陣形式排列在集液単元支撐架14上，集液單元支撐架14則固定在機架17上。集液量自動巡檢系統(tǒng)設置在集液単元11陣列的上部，主要由平面坐標移位機構(gòu)、移位機構(gòu)驅(qū)動裝置、非接觸式液位檢測裝置10和控制單元13組成。平面坐標移位機構(gòu)由移位方向相互垂直的第一直線坐標移位機構(gòu)和第二直線坐標移位機構(gòu)組成。第一直線坐標移位機構(gòu)由第一直線坐標直線導軌3、第一直線坐標移位工作臺6、 第一直線坐標移動滑塊8和第一直線坐標移位元件2組成。第一直線坐標直線導軌3和第一直線坐標移位驅(qū)動裝置12固定安裝在機架17上。第一直線坐標移位元件2安裝在機架 17上，與第一直線坐標直線導軌3平行，第一直線坐標移位元件2 —端連接第一直線坐標移位驅(qū)動裝置12，由第一直線坐標移位驅(qū)動裝置12驅(qū)動。第一直線坐標移位工作臺6浮動安裝在第一直線坐標直線導軌3上方，并可沿第一直線坐標直線導軌3往復滑動。第一直線坐標移動滑塊8安裝在第一直線坐標移位工作臺6上，并與第一直線坐標移位元件2連接。 在第一直線坐標移位元件2的驅(qū)動下，第一直線坐標移動滑塊8帶動第一直線坐標移位エ 作臺6 —起沿第一直線坐標直線導軌3做往復直線運動。在第一直線坐標直線導軌3的左右兩端，各設置ー個第一直線坐標行程限位裝置1，兩個第一直線坐標行程限位裝置1均固定安裝在機架17上，對第一直線坐標移位工作臺6的左右行程進行強制限制。第二直線坐標移位機構(gòu)由第二直線坐標直線導軌4、第二直線坐標移位工作臺5、 第二直線坐標移動滑塊9和第二直線坐標移位元件7組成。第一直線坐標移位元件2和第二直線坐標移位元件7相互垂直，第二直線坐標直線導軌4和第二直線坐標移位驅(qū)動裝置 15固定安裝在第一直線坐標移位工作臺6上。第二直線坐標移位元件7安裝在第一直線坐標移位工作臺6上，與第二直線坐標直線導軌4平行。第二直線坐標移位元件7的一端連接第二直線坐標移位驅(qū)動裝置15，由第二直線坐標移位驅(qū)動裝置15驅(qū)動。第二直線坐標移位工作臺5浮動安裝在第二直線坐標直線導軌4上方，并可沿第二直線坐標直線導軌4往復滑動。第二直線坐標移動滑塊9安裝在第二直線坐標移位工作臺5上，并與第二直線坐標移位元件7連接，可在第二直線坐標移位元件7的驅(qū)動下帶動第二直線坐標移位工作臺5 一起沿第二直線坐標直線導軌4做往復直線運動。非接觸式液位檢測裝置10安裝在第二直線坐標移位工作臺5的下方。兩個第二直線坐標行程限位裝置16固定安裝在第一直線坐標移位工作臺6的前后兩端位置上，對第二直線坐標移位工作臺5的前后行程進行強制限制。在控制單元13的控制下，通過第一直線坐標移位工作臺6在第一直線坐標直線導軌3上的連續(xù)移位和精確定位，以及第二直線坐標移位工作臺5在第二直線坐標直線導軌 4上的連續(xù)移位和精確定位，非接觸式液位檢測裝置10可先后順序定位于成行列矩陣式排列的所有集液単元11上，并自動完成其液位的非接觸式檢測，從而實現(xiàn)矩陣式集液單元陣列的集液量自動巡檢。第二直線坐標移位機構(gòu)可采用絲杠螺母運動副。此時第二直線坐標移位元件7為絲杠，第二直線坐標移動滑塊9為螺母。絲杠在第二直線坐標移位驅(qū)動裝置15的驅(qū)動下正反向旋轉(zhuǎn)，螺母則帶動第二直線坐標移位工作臺5在第二直線坐標直線導軌4上做往復直線滑動。第一直線坐標移位機構(gòu)可采用絲杠螺母運動副。此時第一直線坐標移位元件2為絲杠，第一直線坐標移動滑塊8為螺母。絲杠在第一直線坐標移位驅(qū)動裝置12的驅(qū)動下正反向旋轉(zhuǎn)，螺母則帶動第一直線坐標移位工作臺6在第一直線坐標直線導軌3上做往復直線滑動。第一直線坐標移位機構(gòu)也可采用同步帶傳動。此時第一直線坐標移位元件2為同步帶，第一直線坐標移動滑塊8為第一直線坐標移位工作臺6與同步帶之間的固定裝置。同步帶在第一直線坐標移位驅(qū)動裝置12的驅(qū)動下正反向轉(zhuǎn)動，并帶動第一直線坐標移位エ 作臺6在第一直線坐標直線導軌3上做往復直線滑動。第一直線坐標移位機構(gòu)還可采用鏈傳動。此時第一直線坐標移位元件2為傳動鏈，第一直線坐標移動滑塊8為第一直線坐標移位工作臺6與傳動鏈之間的固定裝置。傳動鏈在第一直線坐標移位驅(qū)動裝置12的驅(qū)動下正反向轉(zhuǎn)動，并帶動第一直線坐標移位エ 作臺6在第一直線坐標直線導軌3上做往復直線滑動。如圖3所示，控制單元13可采用PLC、單片機測控系統(tǒng)、基于エ控機的DCS系統(tǒng)或基于筆記本電腦的DCS系統(tǒng)。其功能模塊主要包括接收位移和限位信息的脈沖/開關量信號輸入接ロ、接收液位信號的A/D轉(zhuǎn)換接ロ、控制驅(qū)動元件的脈沖信號輸出接ロ、傳輸集液量測試數(shù)據(jù)的通訊接ロ、系統(tǒng)工作狀態(tài)指示控制接ロ和人機對話接ロ等?？刂茊卧?3為ー個單片機測控系統(tǒng)，包括CPU最小系統(tǒng)，CPU最小系統(tǒng)通過積分解碼器接ロ串接第一光電隔離単元，第一光電隔離単元分別連接第一、第二直線坐標移位指示編碼器；第一、第二直線坐標移位指示編碼器輸出為脈沖信號，經(jīng)第一光電隔離単元后， 通過積分解碼器接ロ將位移信息輸入到CPU最小系統(tǒng)；其中，第一直線坐標移位指示編碼器的轉(zhuǎn)軸連接第一直線坐標移位元件2，第一直線坐標移位指示編碼器的殼體固定連接機架17，用于測試第一直線坐標移位工作臺6在第一直線坐標直線導軌3上的累計滑動位移量，第二直線坐標移位指示編碼器的轉(zhuǎn)軸連接第二直線坐標移位元件7，第二直線坐標移位指示編碼器的殼體固定連接第一直線坐標移位工作臺6，用于測試第二直線坐標移位工作臺5在第二直線坐標直線導軌4上的累計滑動位移量，以便實現(xiàn)非接觸式液位檢測裝置10 在各個集液単元11上的精確定位。CPU最小系統(tǒng)通過開關量信號并行輸入接ロ串接第二光電隔離単元，第二光電隔離單元的輸入分別是兩個第一直線坐標行程限位裝置1的限位指示信號以及兩個兩個第二直線坐標行程限位裝置16的限位指示信號。直線坐標行程限位指示信號是開關量信號， 都經(jīng)第二光電隔離単元后，通過開關量信號并行輸入接ロ輸入到CPU最小系統(tǒng)。在第一直線坐標移位驅(qū)動裝置12中設置有兩個第一中間控制繼電器，兩個第一中間控制繼電器的主觸點都串聯(lián)在驅(qū)動元件的電源回路中，而兩個第一直線坐標行程限位裝置1的動作觸點則分別串聯(lián)在兩個第一中間控制繼電器的線圈回路中。當?shù)谝恢本€坐標移位工作臺6碰觸到某個第一直線坐標行程限位裝置1而使其觸點動作時，對應的第一中間控制繼電器的線圈回路被切斷，其主觸點斷開，從而切斷驅(qū)動元件的電源回路，第一直線坐標移位工作臺6 停止移動。兩個第一中間控制繼電器的輔助觸點可分別作為兩個第一直線坐標行程限位裝置1的動作指示信號。類似地，在第二直線坐標移位驅(qū)動裝置15中設置有兩個第二中間控制繼電器，其輔助觸點可分別作為兩個第二直線坐標行程限位裝置16的動作指示信號。非接觸式液位檢測裝置10可選用激光式液位傳感器或超聲波式液位傳感器，其輸出信號一般為Γ20πιΑ的模擬量信號，非接觸式液位檢測裝置10經(jīng)信號調(diào)理電路后由A/ D轉(zhuǎn)換接ロ連接CPU最小系統(tǒng)，由A/D轉(zhuǎn)換接ロ轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后輸入到CPU最小系統(tǒng)并換算為集液量。第一直線坐標移位驅(qū)動裝置12和第二直線坐標移位驅(qū)動裝置15分別電連接第三光電隔離単元，再經(jīng)脈沖信號輸出接ロ連接CPU最小系統(tǒng)。第一直線坐標移位驅(qū)動裝置12 和第二直線坐標移位驅(qū)動裝置15中可采用步進電動機或伺服電動機作為驅(qū)動元件，步進電動機和伺服電動機都配有相應的控制器，可通過輸入脈沖信號來控制電動機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角，對步進電動機驅(qū)動裝置可采用開環(huán)位置控制，也可采用閉環(huán)位置控制；對伺服電動機驅(qū)動裝置則采用閉環(huán)位置控制。CPU最小系統(tǒng)根據(jù)直線坐標移位工作臺的移位需要，輸出相應頻率和數(shù)量的脈沖信號，經(jīng)第三光電隔離単元后，輸送到相應的控制器，控制驅(qū)動元件動作，實現(xiàn)直線坐標移位工作臺的精確移位和定位。此外，CPU最小系統(tǒng)還可通過開關量信號并行輸出接ロ連接系統(tǒng)工作狀態(tài)指示裝置、通過人機對話接ロ連接IXD顯示器、鍵盤和按鍵以及通過異步串行通訊接口和第四光電隔離單元連接RS485收發(fā)器。開關量信號并行輸出接ロ輸出控制信號，控制系統(tǒng)工作狀態(tài)指示裝置的指示狀態(tài)；通過人機對話接ロ控制LCD顯示并接收鍵盤和按鍵輸入；通過異步串行通訊接ロ擴展RS485接ロ，以實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的通訊傳輸。最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)設置在集液單元陣列上部且具有移位方向相互垂直的第一、第二直線坐標移位機構(gòu)；所述第一直線坐標移位機構(gòu)由第一直線坐標移位工作臺(6)、第一直線坐標移動滑塊(8)和相互平行的第一直線坐標移位元件(2)、第一直線坐標直線導軌(3)組成，第一直線坐標直線導軌(3)上滑動連接第一直線坐標移位工作臺(6);第一直線坐標移位工作臺(6) 上方設置連接第一直線坐標移位元件(2)的第一直線坐標移動滑塊(8)，第一直線坐標移位元件(2)—端連接第一直線坐標移位驅(qū)動裝置(12)，第一直線坐標直線導軌(3)的左右兩端各設置ー個第一直線坐標行程限位裝置(1)；所述第二直線坐標移位機構(gòu)由第二直線坐標移位工作臺(5)、第二直線坐標移動滑塊(9)和相互平行的第二直線坐標移位元件(7)、第二直線坐標直線導軌(4)組成，第二直線坐標移位元件(7)和第二直線坐標直線導軌(4)均固定設置在第一直線坐標移位工作臺 (6)上且第二直線坐標移位元件(7)與第一直線坐標移位元件(2)相互垂直，第二直線坐標直線導軌(4)上滑動連接第二直線坐標移位工作臺(5)，第二直線坐標移位元件(7)的一端連接第二直線坐標移位驅(qū)動裝置(15)，第二直線坐標移位工作臺(5)上設置與第二直線坐標移位元件(7)連接的第二直線坐標移動滑塊(9)，第一直線坐標移位工作臺(6)的前后兩端各設置ー個第二直線坐標行程限位裝置(16)；第二直線坐標移位工作臺(5)的下方設置有非接觸式液位檢測裝置(10)；非接觸式液位檢測裝置(10)是激光式液位傳感器或超聲波式液位傳感器，所述非接觸式液位檢測裝置(10)、第一、第二直線坐標移位驅(qū)動裝置(12、15)分別電連接控制單元(13);第一、第二直線坐標移位元件(2、7)分別連接第一、第二直線坐標移位指示編碼器的轉(zhuǎn)軸，控制單元通過第一、第二直線坐標移位指示編碼器分別測試第一、第二直線坐標移位工作臺(5、6)在第一、 第二直線坐標直線導軌(3、4)上的累計滑動位移量。
2.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)，其特征是第一、 第二直線坐標移位元件(2、7)均為絲杠，第一、第二直線坐標移動滑塊(8、9)均為螺母。
3.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)，其特征是第一直線坐標移位元件(2)為同步帶或傳動鏈。
4.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)，其特征是控制単元(13)包括CPU最小系統(tǒng)，CPU最小系統(tǒng)通過積分解碼器接ロ串接第一光電隔離単元，第一光電隔離単元分別連接第一、第二直線坐標移位指示編碼器；CPU最小系統(tǒng)通過開關量信號并行輸入接ロ串接第二光電隔離単元，第二光電隔離単元的輸入分別是兩個第一直線坐標行程限位裝置1和兩個第二直線坐標行程限位裝置(16)的限位指示信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)，其特征是第一、 第二直線坐標移位驅(qū)動裝置(12、15)中分別設有兩個第一、第二中間控制繼電器，兩個第一、第二中間控制繼電器的主觸點均串聯(lián)在驅(qū)動元件的電源回路中，兩個第一、第二直線坐標行程限位裝置(1、16)的動作觸點則分別串聯(lián)在兩個第一中間控制繼電器的線圈回路中。
專利摘要本實用新型公開一種用于各種噴霧機械霧量分布均勻性測試試驗臺的矩陣式集液單元陣列集液量自動巡檢系統(tǒng)，設置在集液單元陣列上部且具有移位方向相互垂直的兩直線坐標移位機構(gòu)，兩直線坐標移位機構(gòu)均由直線坐標移位工作臺、直線坐標移動滑塊和相互平行的直線坐標移位元件及直線坐標直線導軌組成，在第二直線坐標移位工作臺的下方設置有非接觸式液位檢測裝置，將非接觸式液位檢測裝置、兩直線坐標移位驅(qū)動裝置分別電連接控制單元，控制單元通過編碼器分別測試直線坐標移位工作臺在導軌上的累計滑動位移量；可順序定位于所有集液單元上并自動檢測其液位，實現(xiàn)大量集液單元的集液量快速精確檢測，并可節(jié)省硬件成本，減少標定工作量。
文檔編號G01F23/296GK202304951SQ20112039412
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權日2011年10月17日
發(fā)明者蔣杉, 魏新華 申請人:江蘇大學